Conversor CC–CC Multinível para Alimentação de Eletrolisadores em Sistemas de Produção de Hidrogênio Verde
controle em modo de corrente, ondulação da corrente, conversor CC–CC, eletrolisador, conversor multinível de três níveis com capacitor flutuante, hidrogênio verde, elevada razão de redução.
A produção de hidrogênio verde por eletrólise da água impõe requisitos rigorosos ao conversor CC–CC que alimenta o eletrolisador: elevada razão de redução, baixa ondulação da corrente de saída, baixo estresse de tensão sobre os semicondutores e alta eficiência. Este artigo propõe a aplicação de um conversor buck multinível de três níveis com capacitor flutuante híbrido capacitor–indutor para essa finalidade. O conversor combina uma célula de capacitores chaveados com um único indutor, resultando em um ganho estático igual à razão cíclica, estresse de tensão nos interruptores reduzido à metade da tensão de entrada, frequência efetiva de ondulação duplicada e, consequentemente, menor volume do indutor. O princípio de operação é analisado, os componentes são dimensionados para um ponto de projeto de 180 V para 48 V, 2,5 kW e 25 kHz, e uma estratégia de controle de corrente média em malha única é apresentada, favorecida pela ausência do zero no semiplano direito, característica da estrutura buck. O desempenho é comparado com o do conversor buck convencional e com topologias recentes dedicadas a eletrolisadores. Resultados de simulação são apresentados para validar a proposta.